Геоінформаційні системи в екології. Геоінформаційні системи в екології та природокористуванні

Подібні документи

Інформаційне забезпечення екологічних досліджень. Структура та особливості експертної системи. Переваги гео інформаційних систем. Моделі у "математичній екології". Системи одержання даних. Об'єднання різних інформаційних технологій.

реферат, доданий 11.12.2014

Визначення екології. Основні розділи. Закони екології. Організм та середовище. Практичне значення екології. Взаємодія сільськогосподарських та природних екосистем, поєднання окультурених та природних ландшафтів.

реферат, доданий 25.10.2006

Зародження та становлення екології як науки. Погляди Ч. Дарвіна на боротьбу існування. Оформлення екології у самостійну галузь знань. Властивості "живої речовини" згідно з вченням В.І. Вернадського. Перетворення екології на комплексну науку.

реферат, доданий 21.12.2009

Структура сучасної екології, як науки. Поняття довкілля та екологічних факторів. Екологічне значення пожеж. Біосфера як із геосфер Землі. Сутність законів екології Коммонера. Небезпека забруднювачів (поллютантів) та їх різновиди.

контрольна робота , доданий 22.06.2012

Історія розвитку екології. Становлення екології як науки. Перетворення екології на комплексну науку, що включає науки про охорону природної і навколишньої людинисередовища. Перші природоохоронні акти на Русі. Біографія Келлера Бориса Олександровича.

реферат, доданий 28.05.2012

Типи систем в екології. Завдання досліджень та межі виділення системи у часі та просторі. Цілісність системи, принцип емерджентності. Прямі та зворотні зв'язки в наземній екосистемі. Характеристика концептуальних засад виділення систем.

презентація , доданий 03.04.2013

Основи екології людини: поняття та терміни. Взаємозв'язок екології людини із проблемами збереження здоров'я. Основні аксіоми екології. Концепція зони екологічної стабільності, нестабільності. Найважливіші сучасні антропогенні екосистеми, їх особливості.

реферат, доданий 24.12.2014

Глобальні проблеми довкілля. Міждисциплінарний підхід у вивченні екологічних проблем. Зміст екології як фундаментального підрозділу біології. рівні організації живого як об'єкти вивчення біології, екології, фізичної географії.

реферат, доданий 10.05.2010

Історія зародження та етапи становлення екології як науки, оформлення екології на самостійну галузь знань, перетворення екології на комплексну науку. Виникнення нових напрямів науки: біоценологія, геоботаніка, екологія популяції.

реферат, доданий 06.06.2010

Теоретичні проблеми соціальної екології. Інформаційні, математичні та нормативно-технологічні методи, їх закономірності, специфіка та об'єктивна необхідність єдності. Основні закони соціальної екології, їх сутність, зміст та значення.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

ФЕДЕРАЛЬНЕ АГЕНТСТВО З ОСВІТИ

Державне освітня установавищої професійної освіти

«Санкт-Петербурзький державний полі технічний університет»

ІНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТУ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

(філія) Санкт-Петербурзького державного політехнічного університетуу м. Череповці

(ІМІТ СПбГПУ)

Дисципліна: «Інформатика»

Тема: «Геоінформаційні системи в екології та природокористуванні»

Виконав студент групи з.481 Барська Катерина Олександрівна

№ варіанта 5 № залікової книжки з4080105

Керівник Матвєєв Микола Сергійович

м. Череповець

Вступ

Інформаційні системи

Програмне забезпечення ГІС

Геоінформаційні системи в екології

Проект МЕМОС

Список літератури

Вступ

Інформаційні технології служать насамперед мети економії ресурсів шляхом пошуку та подальшого використання інформації для підвищення ефективності людської діяльності. В даний час дослідження з охорони навколишнього середовища ведуться у всіх галузях науки та техніки різними організаціями та на різних рівнях, у тому числі і на державному. Однак інформація з цих досліджень характеризується високою неуважністю.

Великі обсяги екологічної інформації, дані багаторічних спостережень, новітні розробки розкидані за різними інформаційними базами або навіть знаходяться на паперових носіях в архівах, що не лише ускладнює їх пошук, використання, а й призводить до сумніву достовірності даних та ефективного використання коштів, що виділяються на екологію. з бюджету, іноземних фондів чи комерційними структурами.

Другим моментом, який зумовлює необхідність інформатизації, є проведення постійного моніторингу за фактичним станом довкілля, сплатою податків, проведенням екологічних заходів. Необхідність контролю виникла з прийняттям плати за забруднення ще з 1992 р., коли виявилися такі проблеми, як переіндексація платежів у зв'язку з інфляцією, несплата за забруднення возуха, «ухилення» від екологічних платежів, зумовлені відсутністю необхідної технічної бази для своєчасного контролю за виконанням норм закону .

Завдяки автоматизованим моніторинговим системам контроль за природоохоронною діяльністю стає більш ефективним, оскільки постійне спостереження дозволяє не лише стежити за правильністю виконання закону, а й вносити до нього поправки відповідно до фактичних умов екологічної та соціально-економічної обстановки.

На рубежі двох тисячоліть проблема взаємини людського суспільства з довкіллям набула гострого характеру. Останні десятиліття зріс ризик виникнення великих екологічних катастроф, викликаних людиною і які виникають внаслідок захисної реакції природи.

Природні та антропогенні екологічні катастрофи мають історичний аспект. Різні природні катастрофи, такі як повені та лісові пожежі, існували протягом всієї історії нашої планети. Однак із розвитком сучасної цивілізаціївиникли катастрофи нового типу, що включають опустелювання, деградацію земельних ресурсів, пилові бурі, забруднення Світового океану та ін. Початок XXI століття гостро ставить завдання оцінки ризику екологічних катастроф, вжиття заходів щодо їх запобігання. Іншими словами, актуальним стало завдання управління екологічними катастрофами. А це можливо за наявності необхідного інформаційного забезпечення про минулий, поточний та майбутній стан об'єктів довкілля, включаючи природні, природно-техногенні та антропогенні системи.

Інформаційні системи

Сучасні інформаційні технології призначаються для пошуку, обробки та поширення великих масивів даних, створення та експлуатації різних інформаційних систем, що містять бази та банки даних та знань.

У широкому значенніслова, інформаційна система - це система, деякі елементи якої є інформаційними об'єктами (тексти, графіки, формули, сайти, програми тощо), а зв'язки мають інформаційний характер.

Інформаційна система, що розуміється у вужчому сенсі, - це система, призначена для зберігання інформації в спеціально організованій формі, забезпечена засобами для виконання процедур введення, розміщення, обробки, пошуку та видачі інформації за запитами користувачів.

Найважливішими підсистемами автоматизованих інформаційних систем є бази та банки даних, а також пов'язані з класом систем штучного інтелектуекспертні системи. Окремо слід розглянути геоінформаційні системи як одні з найбільш розвинених глобальних АІС в екології на даний момент.

Поняття про Геоінформаційну систему (ГІС)

Геоінформаційна система (ГІС) - це програмно-апаратний комплекс, що вирішує сукупність завдань із зберігання, відображення, оновлення та аналізу просторової та атрибутивної інформації по об'єктах території. Однією з основних функцій ГІС є створення та використання комп'ютерних (електронних) карт, атласів та інших картографічних творів. Берлянт А.М. Картографія: Підручник для вузів. – М.: Аспект Прес, 2001. – 336 с. Основою будь-якої інформаційної системи є дані. Дані в ГІС поділяються на просторові, семантичні та метадані. Просторові дані - дані, що описують розташування об'єкта в просторі. Наприклад, координати кутових точокбудівлі, представлені у місцевій чи будь-якій іншій системі координат. Семантичні (атрибутивні) дані – дані про властивості об'єкта. Наприклад, адреса, кадастровий номер, поверховість та інші характеристики будівлі. Метадані – дані про дані. Наприклад, інформація про те, ким, коли і з використанням якогось вихідного матеріалу, в систему було внесено будівлю. Перші ГІС були створені в Канаді, США та Швеції для вивчення природних ресурсів у середині 1960-х роках, а зараз у промислово розвинених країнах існує тисячі ГІС, що використовуються в економіці, політиці, екології, управлінні та охороні природних ресурсів, кадастрі, науці, освіті і т.д. Вони інтегрують картографічну інформацію, дані дистанційного зондування та екологічного моніторингу, статистику та переписи, гідрометеорологічні спостереження, експедиційні матеріали, результати буріння та ін. інформації, пов'язаної з тим чи іншим об'єктом ГІС, що спрощує процес використання інформації про об'єкти міської території зацікавленими службами та особами. Також варто зазначити, що ГІС може бути (і має) інтегрована з будь-якою іншою муніципальною інформаційною системою, яка використовує дані про об'єкти міської території. Наприклад, система автоматизації діяльності комітету з управління муніципальним майном має використовувати у своїй роботі адресний план та карту земельних ділянок муніципальної ДВС. Також у ГІС можуть зберігатися зони, що містять коефіцієнти орендних ставок, які можуть використовуватись при розрахунку орендної плати. У тому випадку, коли в місті використовується централізована муніципальна ДВС, усі співробітники ОМСУ та міських служб мають можливість отримувати регламентований доступ до актуальних даних ДВС, при цьому витрачаючи набагато менший час на їх пошук, аналіз та узагальнення. ГІС призначені для вирішення наукових та прикладних завдань інвентаризації, аналізу, оцінки, прогнозу та управління навколишнім середовищем та територіальною організацією суспільства. Основу ГІС становлять автоматизовані картографічні системи, а головними джерелами інформації є різні геозображення. Геоінформатика - наука, технологія та виробнича діяльність:

з наукового обґрунтування, проектування, створення, експлуатації та використання географічних інформаційних систем;

з розробки геоінформаційних технологій;

за прикладним аспектамабо додатків ГІС для практичних чи геонаукових цілей. Дяченко Н.В. Використання ГІС-технологій

Програмне забезпечення ГІС

Програмні забезпечення ГІС діляться п'ять основних використовуваних класів. Перший найбільш функціонально повний клас програмного забезпечення – це інструментальні ГІС. Вони можуть бути призначені для найрізноманітніших завдань: для організації введення інформації (як картографічної, так і атрибутивної), її зберігання (у тому числі й розподіленого, що підтримує мережеву роботу), відпрацювання складних інформаційних запитів, рішення просторових аналітичних завдань(коридори, оточення, мережеві завдання та ін.), побудови похідних карт та схем (оверлейні операції) та, нарешті, для підготовки до висновку на твердий носій оригінал-макетів картографічної та схематичної продукції. Як правило, інструментальні ГІС підтримують роботу, як з растровими, так і з векторними зображеннями, мають вбудовану базу даних для цифрової основи та атрибутивної інформації або підтримують для зберігання атрибутивної інформації одну з найпоширеніших баз даних: Paradox, Access, Oracle та ін. продукти мають системи run time, що дозволяють оптимізувати необхідні функціональні можливості під конкретне завдання та здешевити тиражування створених з їх допомогою довідкових систем. Другий важливий клас- так звані ГІС-в'ювери, тобто програмні продукти, що забезпечують користування створеними за допомогою інструментальних ГІС баз даних. Як правило, ГІС-в'ювери надають користувачеві (якщо надають взагалі) вкрай обмежені можливостіпоповнення бази даних. Всі ГІС-в'ювери включають інструментарій запитів до баз даних, які виконують операції позиціювання та зумування картографічних зображень. Звичайно, в'ювери завжди входять складовоюу середні та великі проекти, дозволяючи заощадити витрати на створення частини робочих місць, не наділених правами поповнення бази даних. Третій клас – це довідкові картографічні системи (СКС). Вони поєднують у собі зберігання та більшість можливих видів візуалізації просторово розподіленої інформації, містять механізми запитів щодо картографічної та атрибутивної інформації, але при цьому суттєво обмежують можливості користувача щодо доповнення вбудованих баз даних. Їхнє оновлення (актуалізація) носить циклічний характер і проводиться зазвичай постачальником СКС за додаткову плату. Четвертий клас програмного забезпечення – засоби просторового моделювання. Їхнє завдання - моделювати просторовий розподіл різних параметрів (рельєфу, зон екологічного забруднення, ділянок затоплення під час будівництва гребель та інші). Вони спираються кошти роботи з матричними даними і забезпечуються розвиненими засобами візуалізації. Типовою є наявність інструментарію, що дозволяє проводити найрізноманітніші обчислення над просторовими даними (складання, множення, обчислення похідних та інші операції).

П'ятий клас, на якому варто загострити увагу – це спеціальні засоби обробки та дешифрування даних зондувань землі. Сюди відносяться пакети обробки зображень, забезпечені залежно від ціни різним математичним апаратом, що дозволяє проводити операції зі сканованими або записаними у цифровій формі знімками поверхні землі. Це досить широкий набір операцій, починаючи з усіх видів корекцій (оптичної, геометричної) через географічну прив'язку знімків до обробки стереопар з видачею результату як актуалізованого топоплана. Окрім згаданих класів, існує ще різноманітні програмні засоби, що маніпулюють із просторовою інформацією. Це такі продукти, як засоби обробки польових геодезичних спостережень (пакети, що передбачають взаємодію з GPS-приймачами, електронними тахометрами, нівелірами та іншим автоматизованим геодезичним обладнанням), засоби навігації та ПЗ для вирішення ще вужчих предметних завдань (вишукування, екологія, гідрогеологія тощо) ). Природно, можливі й інші принципи класифікації програмного забезпечення: за сферами застосування, за вартістю, підтримкою певним типом (або типами) операційних систем, за обчислювальними платформами (ПК, робочі Unix-станції) тощо. Стрімке зростання кількості споживачів ГІС-технологій рахунок децентралізації витрачання бюджетних коштів та залучення до них дедалі нових і нових предметних сфер їх використання. Якщо до середини 90-х основний зростання ринку був пов'язаний лише з великими проектами федерального рівня, то сьогодні головний потенціал переміщається у бік масового ринку. Це світова тенденція: за даними дослідницької фірми Daratech (США), світовий ринок ГІС для персональних комп'ютерів зараз у 121,5 рази випереджає загальне зростання ринку ГІС-рішень. Масовість ринку і конкуренція призводять до того, що споживачеві за ту ж чи меншу ціну пропонується дедалі якісніший товар. Так, для провідних постачальників інструментальних ГІС стало вже правилом постачання разом із системою та цифровою картографічною основою того регіону, де поширюється товар. Та й сама наведена класифікація ПЗ стала реальністю. Ще буквально два-три роки тому функції автоматизованої векторизації та довідкових систем можна було реалізувати лише за допомогою розвинених та дорогих інструментальних ГІС (Arc/Info, Intergraph). Прогресуюча тенденція до модульності систем дозволяє оптимізувати витрати для конкретного проекту. Сьогодні навіть пакети, які обслуговують будь-який технологічний етап, наприклад векторизатори, можна придбати як у повному, так і скороченому наборі модулів, бібліотек символів тощо. Вихід цілої низки вітчизняних розробок на "ринковий" рівень. Такі продукти, як GeoDraw/GeoGraph, Sinteks/Tri, GeoCAD, EasyTrace, мають не тільки значну кількість користувачів, але й мають уже всі атрибути ринкового оформлення та підтримки. У російській геоінформатиці є якась критична цифра працюючих інсталяцій - п'ятдесят. Як тільки ви її досягли, далі є тільки два шляхи: або різко вгору, нарощуючи кількість своїх користувачів, або - відхід з ринку через неможливість забезпечити необхідну підтримку та розвиток свого продукту. Цікаво, що всі згадані програми обслуговують нижній ціновий рівень; іншими словами, у них знайдено оптимальне співвідношення між ціною та натиском функціональних можливостей саме для російського ринку.

Геоінформаційні системи в екології та природокористуванні

Географічні інформаційні системи (ГІС) з'явилися у 60-х роках XX століття як інструменти для відображення географії Землі та розташованих на її поверхні об'єктів. Зараз ГІС є складними і багатофункціональними інструментами для роботи з даними про Землю.

Можливості, що надаються користувачеві ГІС:

робота з карткою (переміщення та масштабування, видалення та додавання об'єктів);

друк у заданому вигляді будь-яких об'єктів території;

виведення на екран об'єктів певного класу;

виведення атрибутивної інформації про об'єкт;

обробка інформації статистичними методамита відображення результатів такого аналізу безпосереднім накладенням на карту

Так, за допомогою ГІС фахівці можуть оперативно спрогнозувати можливі місця розривів трубопроводи, простежити на карті шляхи поширення забруднень та оцінити ймовірні збитки для природного середовища, обчислити обсяг коштів, необхідних для усунення наслідків аварії. За допомогою ГІС можна відібрати промислові підприємства, які здійснюють викиди шкідливих речовин, відобразити троянду вітрів і ґрунтові води в місцевості, що їх оточує, і змоделювати поширення викидів у навколишньому середовищі.

У 2004р. президією Російської академіїнаук було прийнято рішення про проведення робіт за програмою «Електронна Земля», суть якої полягає у створенні багатопрофільної геоінформаційної системи, що характеризує нашу планету, практично цифрової моделі Землі.

Зарубіжні аналоги програми «Електронна Земля» можна поділити на локальні (централізовані, дані зберігають одному сервері) і розподілені (дані зберігаються і поширюються різними організаціями різних умовах).

Безумовним лідером у створенні локальних баз даних є ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., США) Сервер ArcAtlas “Our Earth” містить понад 40 тематичних покриттів, які широко використовуються у всьому світі. Практично всі картографічні проекти масштабу 1:10 000 000 і дрібніших масштабів створюються з його використанням.

Найбільш серйозним проектом створення розподіленої бази даних є «Цифрова Земля» (Digital Earth). Цей проект було запропоновано віце-президентом США Гором у 1998 р., основним виконавцем є NASA. У проекті беруть участь міністерства та державні відомства США, університети, приватні організації, Канада, Китай, Ізраїль та Європейський Союз. Всі проекти розподілених баз даних зазнають серйозних труднощів у питаннях стандартизації метаданих та сумісності окремих ГІС та проектів, створених різними організаціями із застосуванням різного програмного забезпечення.

Діяльність людини постійно пов'язана з накопиченням інформації про навколишнє середовище, її відбором та зберіганням. Інформаційні системи, основне призначення яких - інформаційне забезпечення користувача, тобто надання йому необхідних відомостей щодо конкретної проблеми чи питання, допомагають людині вирішувати завдання швидше та якісніше. При цьому ті самі дані можуть використовуватися при вирішенні різних завдань і навпаки. Будь-яка інформаційна система призначена для вирішення деякого класу завдань і включає як сховище даних, так і засоби для реалізації різних процедур.

Інформаційне забезпечення екологічних досліджень реалізується головним чином за рахунок двох інформаційних потоків:

інформація, що виникла під час проведення екологічних досліджень;

науково-технічна інформація щодо світового досвіду розробки екологічних проблем з різних напрямків.

Загальною метою інформаційного забезпечення екологічних досліджень є вивчення інформаційних потоків та підготовка матеріалів для прийняття рішень на всіх рівнях управління у питаннях виконання екологічних досліджень, обґрунтування окремих науково-дослідних робіт, а також розподілу фінансування.

Оскільки об'єктом опису та вивчення є планета Земля, і екологічна інформація має спільні риси з геологічною, то перспективна побудова географічних інформаційних систем для збирання, зберігання та обробки фактографічної та картографічної інформації:

про характер та ступінь екологічних порушень природного та техногенного походження;

про загальні екологічні порушення природного та техногенного походження;

про загальні екологічні порушення у певній сфері людської діяльності;

про надровикористання;

про економічне управління певною територією.

Географічні інформаційні системи розраховані, як правило, на встановлення та підключення великої кількостіавтоматизованих робочих місць, які мають власними базами даних та засобами виведення результатів. Екологи на автоматизованому робочому місці на основі просторово прив'язаної інформації можуть вирішити завдання різного спектру:

аналіз зміни довкілля під впливом природних та техногенних факторів;

раціональне використання та охорона водних, земельних, атмосферних, мінеральних та енергетичних ресурсів;

зниження збитків та запобігання техногенним катастрофам;

забезпечення безпечного проживання людей, охорона їхнього здоров'я.

Всі потенційно екологічно небезпечні об'єкти та відомості про них, про концентрацію шкідливих речовин, допустимі норми тощо. супроводжуються географічною, геоморфологічною, ландшафтно-геохімічною, гідрогеологічною та іншими типами інформації. Розсіяність та нестача інформаційних ресурсів в екології лягла в основу розроблених ІГЕМ РАН аналітичних довідково-інформаційних систем (АСІС) за проектами в галузі екології та охорони навколишнього середовища на території Російської ФедераціїАСІС "ЕкоПро", а також розробка автоматизованої системи для Московської області, покликаної здійснити її екомоніторинг. Різниця завдань обох проектів обумовлюється як територіальними кордонами (у першому випадку це територія всієї країни, тоді як у другому безпосередньо Московська область), а й у сферах застосування інформації. Система «ЕкоПро» призначена для накопичення, обробки та аналізу даних про екологічних проектівприкладного та дослідницького характеру на території РФ за іноземні гроші. Система моніторингу Московської області покликана служити джерелом інформації про джерела та реальне забруднення навколишнього середовища, запобігання катастрофам, екологічним заходам у галузі охорони навколишнього середовища, платежам підприємств на території області з метою економічного управління та контролю з боку державних органів. Так як інформація за своєю природою має гнучкість, то можна сказати, що і та, і інша система, розроблена ІГЕМ РАК може використовуватися як з метою проведення досліджень, так і для управління. Тобто завдання двох систем можуть переходити одна до одної.

Як приватний приклад бази даних, що зберігає інформацію з охорони навколишнього середовища, можна навести роботу О.С. Брюховецького та І.П. Ганіна «Проектування бази даних методами ліквідації локальних техногенних забруднень у масивах гірських порід». У ній розглядається методологія побудови такої бази даних, надається характеристика оптимальних умов її застосування.

При оцінці надзвичайних ситуаційінформаційна підготовка займає 30-60% часу, а інформаційні системи спроможні швидко надати інформацію та забезпечити знаходження ефективних методів врегулювання. В умовах надзвичайної ситуації рішення не можуть бути змодельовані в явному вигляді, проте основою для їх прийняття може служити великий обсяг різноманітної інформації, що зберігається і базою даних, що передається. За наданими результатами управлінський персонал на основі свого досвіду та інтуїції ухвалює конкретні рішення.

Моделювання процесів прийняття рішень стає центральним напрямом автоматизації діяльності особи, яка приймає рішення (ЛПР). До завдань ЛПР належить ухвалення рішень у геоінформаційній системі. Сучасну геоінформаційну систему можна визначити як сукупність апаратно-програмних засобів, географічних та семантичних даних, призначену для отримання, зберігання, обробки, аналізу та візуалізації просторово-розподіленої інформації. Екологічні геоінформаційні системи дозволяють працювати з картами різних екологічних шарів та автоматично будувати аномальну зону за заданим хімічним елементом. Це досить зручно, оскільки експерту-екологу не потрібно вручну розраховувати аномальні зони та виробляти їхню побудову. Однак, для повного аналізу екологічної обстановки експерту-екологу потрібно роздруковувати карти всіх екологічних шарів та карти аномальних зонкожного хімічного елемента. Берштейн Л.С., Цілих А.М. Гібридна експертна система з обчислювальним модулем для прогнозування екологічних ситуацій. Праці міжнародного симпозіуму “Інтелектуальні системи - ИнСис - 96”, г.Москва, 1996г.В геоінформаційної системі побудова аномальних зон вироблялося тридцяти чотирьох хімічних елементів. Спочатку він має отримати зведену карту забруднення ґрунту хімічними елементами. Для цього шляхом послідовного копіювання на кальку з усіх карток будується карта забруднення ґрунту хімічними елементами Алексєєнко В.А. Геохімія ландшафту та навколишнє середовище. - М.: Надра, 1990. -142с.:іл.. Потім отриману карту так само зіставляють з картами гідрології, геології, геохімічних ландшафтів, глин. З порівняння будується карта якісної оцінки небезпеки довкілля людини. Таким чином здійснюється моніторинг довкілля. Цей процес вимагає багато часу та високої кваліфікації експерта, щоб точно та об'єктивно оцінити обстановку. При такому великому обсязі інформації, що одночасно обрушується на експерта, можуть виникати помилки. Тому виникла потреба в автоматизації процесу прийняття рішень. Для цього існуюча геоінформаційна система була доповнена підсистемою ухвалення рішень. Особливістю розробленої підсистеми є те, що одна частина даних, з якими працює програма, представлена у вигляді карт. Інша частина даних обробляється і їх основі будується карта, яка потім також підлягає обробці. Для реалізації системи прийняття рішень було обрано апарат теорії нечітких множин. Це викликано тим, що за допомогою нечітких множин можна створювати методи та алгоритми, здатні моделювати прийоми прийняття рішень людиною в ході вирішення різних завдань. В якості математичної моделі слабоформалізованих завдань виступають нечіткі алгоритми управління, що дозволяють отримувати рішення хоча б наближені, але не гірші, ніж при використанні точних методів. Під нечітким алгоритмом управління розумітимемо впорядковану послідовність нечітких інструкцій (можуть мати місце й окремі чіткі інструкції), що забезпечує функціонування деякого об'єкта або процесу. Методи теорії нечітких множин дозволяють, по-перше, враховувати різного роду невизначеності та неточності, що вносяться суб'єктом та процесами управління, та формалізувати словесну інформацію людини про завдання; по-друге, суттєво зменшити кількість вихідних елементів моделі процесу управління та витягти корисну інформаціюдля побудови алгоритму керування. Сформулюємо основні засади побудови нечітких алгоритмів. Нечіткі інструкції, що використовуються в нечітких алгоритмах, формуються або на основі узагальнення досвіду спеціаліста при розв'язанні завдання, або на основі ретельного вивчення та змістовного її аналізу. Для побудови нечітких алгоритмів враховуються всі обмеження та критерії, що випливають із змістовного розгляду завдання, проте отримані нечіткі інструкції використовуються не всі: виділяються найбільш суттєві з них, виключаються можливі протиріччя та встановлюється порядок їх виконання, що призводить до вирішення задачі. З урахуванням слабоформалізованих завдань існують два способи отримання вихідних нечітких даних - безпосередній як результат обробки чітких даних. В основі обох способів лежить необхідність суб'єктивної оцінки функцій належності нечітких множин.

Логічна обробка даних проб ґрунту та побудова зведеної карти забруднення ґрунту хімічними елементами.

Програма була розвитком вже існуючої версії програми "ТагЕко", що доповнює існуючу програму новими функціями. Для роботи нових функцій необхідні дані, що містяться в попередній версії програми. Цим обумовлено використання методів доступу до даних, розроблених у попередній версії програми. Використовується функція для отримання інформації, що зберігається у базі даних. Це необхідно для отримання координат кожної точки проби, що зберігається у базі даних. Також використовується функція розрахунку величини аномального змісту хімічного елемента в ландшафті. Таким чином, через ці дані та ці функції відбувається взаємодія попередньої програми з підсистемою прийняття рішень. У разі зміни у базі даних значення проби чи координат проби це автоматично враховуватиметься у підсистемі прийняття рішень. Необхідно відзначити, що при програмуванні використовується динамічний стиль виділення пам'яті і дані зберігаються у вигляді однозв'язкових або двозв'язкових списків. Це зумовлено тим, що заздалегідь невідомо кількість проб або кількість ділянок поверхні, на які буде розбита карта.

Побудова картки якісної оцінки впливу навколишнього середовища на людину.

Побудова карти відбувається згідно з алгоритмом, описаним вище. Користувач вказує область, що його цікавить, а також крок з яким буде проводитися аналіз карт. Перед початком обробки даних проводиться зчитування інформації з файлів WMF і формування списків, елементами яких є покажчики на полігони. Для кожної картки складається свій перелік. Потім після формування списків полігонів проводиться формування карти забруднення ґрунту хімічними елементами. Після закінчення формування всіх карт і введення вихідних даних формуються координати точок, у яких проводитиметься аналіз карт. Дані, одержувані функціями опитування, заносяться в спеціальну структуру. Завершивши формування структури програма здійснює її класифікацію. Кожна точка сітки опитування отримує номер еталонної ситуації. Цей номер із зазначенням номера точки заноситься до двозв'язкового списку, щоб потім можна було б побудувати карту графічно. Спеціальна функція аналізує цей двозв'язний список і здійснює графічну побудову ізоліній навколо точок, що мають однакові класифікаційні ситуації. Вона зчитує точку зі списку та аналізує значення номера її ситуації з номерами сусідніх точок, і у разі збігу об'єднує поруч розташовані точки у зони. В результаті роботи програми вся територія міста

Таганрога забарвлюється в один із трьох кольорів. Кожен колір характеризує якісну оцінку екологічної обстановки у місті. Так червоний колір свідчить про “особливо небезпечні ділянки”, жовтий на “небезпечні ділянки”, зелений на “безпечні ділянки”. Таким чином інформація подається в доступній для користувача та зручній для сприйняття формі. Берштейн Л.С., Цілих А.М. Гібридна експертна система з обчислювальним модулем для прогнозування екологічних ситуацій. Праці міжнародного симпозіуму "Інтелектуальні системи - Інсіс - 96", м.Москва, 1996р.

Проект МЕМОС

На державному рівні виникла потреба організувати цільну систему, яка б об'єднати в собі параметри навколишнього середовища та показники здоров'я населення, проаналізувати та подати особам, які приймають управлінські рішення, можливі варіанти вдосконалення системи. Мета такої складної системи очевидна і проста – це покращення стану людського здоров'я шляхом зниження впливу негативних факторів навколишнього середовища. Така система моніторингу запроваджується зараз у РФ на регіональних рівнях. Це система соціально-гігієнічного моніторингу. Функціональні можливості географічних інформаційних систем (ГІС) та їх економічна ефективність дозволяють об'єднати деякі блоки системи соціально-гігієнічного моніторингу. Таким є найбільш «економічний» і, водночас ефективний і реалізований варіант системи з прикладу виділення одного компонента середовища (атмосфери). Її назва – Система медико-епідеміологічного моніторингу навколишнього середовища (МЕМОС).

Мета проекту: на основі постійно збираної інформації про фактори середовища та здоров'я, розробка та впровадження комплексної системи подання даних та оцінки ризику здоров'ю, його економічного обґрунтування та управління інвестиціями, що дозволяє підтримувати сталий економічний розвиток на основі медико-екологічного благополуччя.

Завдання МЕМОС:

формування екологічного та соціально-гігієнічного моніторингу;

розрахунок ризику здоров'ю населення від провідних факторів середовища;

прогнозування стану здоров'я населення на перспективу;

обґрунтування вибору провідних (визначальних) факторів здоров'я населення;

побудова організаційно-методичної та правової систем управління здоров'ям населення;

формування економічних механізмів підтримки сталого розвитку регіону з урахуванням медико-екологічного благополуччя.

Система МЕМОС має низку істотних переваг. Вона дає можливість особам, які приймають рішення:

оцінити вартість витрат на охорону здоров'я, пов'язаних із негативним впливом на здоров'я конкретного фактора;

виконати прогноз державних витрат на охорону здоров'я, пов'язаних із впливом одного чи кількох факторів;

обґрунтувати матеріальний позов громадян на шкоду здоров'ю, пов'язаний із шкідливим впливом факторів довкілля;

у межах існуючої правової системи створити можливості економічного захисту громадян у зв'язку із впливом довкілля.

Малюнок 1. Блок-схема системи МЕМОС

Цільовою функцією системи МЕМОС є прийняття рішень щодо коригування діяльності державних та недержавних закладів охорони здоров'я та підприємств з урахуванням виявлених екологічно несприятливих зон із підвищеними ризиками для здоров'я населення цих районів. Застосування та впровадження МЕМОС у галузі охорони здоров'я є більш кращим і реальним порівняно з розробкою соціально-гігієнічного моніторингу. Головне обґрунтування цього є застосування одного уніфікованого та, водночас, «налаштованого» на цю галузь програмного продукту на основі сучасних ГІС-технологій. У цьому бачиться її економічно вигідніша реалізація проти реалізацією Системи соціально-гігієнічного моніторингу, т.к. МЕМОС використовує мінімум технічних та людських ресурсів і є цільовою системою, покликаною вирішувати конкретні завдання обробки, представлення та аналізу медичних та екологічних даних. Функціональні можливості ГІС та їх економічна ефективність дозволяють об'єднати деякі блоки системи соціально-гігієнічного моніторингу. ГІС МЕМОС дає можливість отримання результатів у найкоротші терміни у дружньому вигляді, що призводить до прийняття відповідними особами ефективних рішень за умов великих невизначеностей, пов'язаних із найскладнішими об'єктами досліджень (населення, компоненти довкілля), з одного боку. А з іншого боку, результатом є отримання достовірних результатів та їх доступне, зрозуміле уявлення для подальшого прийняття рішень у жорстко обмеженому фінансовому та тимчасовому середовищі. Система МЕМОС покликана також поєднати зусилля фахівців різного профілю з різних державних структурщо володіють різнорідною інформацією (екологічної, медичної, соціальної) для реалізації головного завдання - оздоровлення довкілля та профілактики здоров'я населення великих мегаполісів. www.gisa.ru Проект системи медико-екологічного моніторингу навколишнього середовища на базі ГІС. Д.Р. Струків. 10.03 2005

ГІС реалізують завдання з метою діагностики та забезпечення збереження здоров'я людини та навколишнього середовища.

Вплив інформаційних технологій на людину та довкілля носить двонаправлений характер. З одного боку, інформаційні технології - це один із найбільш перспективних інструментів збору даних та наукового пізнання, у тому числі в медицині та екології. З іншого - це важливий фактор, що впливає на здоров'я людини та навколишнє середовище.

Незважаючи на ці перешкоди, інформаційні технології набувають все більшого поширення у сферах медицини та екології. На даний момент розроблено загальні принципи та структури глобальних інформаційних систем, які вирішують проблеми охорони здоров'я людини та довкілля. Проте потенціал у цій галузі набагато перевищує наші можливості.

Необхідно вирішити, хто має достатні адміністративні та фінансові ресурси для реалізації подібних систем. Російська академія наук має низку переваг перед зарубіжними організаціями через свою централізованість, що сприяє вирішенню проблем початкового етапу (стандартизація та структурування інформації). Але це лише стартова перевага. Незабаром після старту вирішальну роль почнуть грати фінанси та менеджмент проекту, а це не найсильніші наші сторони.

Список літератури:

1) Берлянт А.М. Картографія: Підручник для вузів. – М.: Аспект Прес, 2001. – 336 с.

2) www.gisa.ru Проект системи медико-екологічного моніторингу довкілля з урахуванням ГІС. Д.Р. Струків.

3) Берштейн Л.С., Цілих О.М. Гібридна експертна система з обчислювальним модулем для прогнозування екологічних ситуацій. Праці міжнародного симпозіуму "Інтелектуальні системи - Інсіс - 96", м.Москва, 1996р.

4) Алексєєнко В.А. Геохімія ландшафту та навколишнє середовище. - М.: Надра, 1990. -142с.: іл.

5) http://www. gis. su

6) Дяченко Н.В. Використання ГІС-технологій

Подібні документи

Геоінформаційні технології (ГІС) як сукупність програмно-технологічних засобів отримання нових видів інформації про навколишній світ. Територіальні рівні використання ГІС у Росії. Призначення системи міського екомоніторингу Москви, її рівні.

реферат, доданий 25.04.2010

Використання геоінформаційних систем у охороні здоров'я. Створення ГІС-технології вивчення генетичних процесів, які у генофонді народів Росії. Характеристика та інформаційна безпека мобільної геоінформаційної системи "ArcPad".

курсова робота , доданий 04.03.2014

Аналіз основних програмних засобів управління сільськогосподарським виробництвом (GPS-навігація, проект АРІС, геоінформаційні системи). Характеристика автоматизованої системи управління на основі ГІС-технологій, задачі та можливості, які вона вирішує.

контрольна робота , доданий 01.12.2008

Поняття геоінформаційної системи, її зв'язок із науковими дисциплінами та технологіями. Основні напрямки та використання ГІС в сучасному суспільстві. Растрова та векторна модель просторових даних. Топологічні представлення векторних об'єктів.

курсова робота , доданий 26.04.2015

Загальне поняттяпро інформаційну систему, характеристика етапів її розвитку. Апаратна та програмна частина системи. Введення, обробка та виведення інформації. Інформаційне, організаційне, програмне, правове, технічне та математичне забезпечення.

лекція, доданий 14.10.2013

Основні складові сучасного персонального комп'ютера та його призначення. Геоінформаційні системи та можливості їх застосування на автомобільному транспорті. Принципи побудови систем навігації. Стільникові системи зв'язку. Локальні комп'ютерні мережі.

контрольна робота , доданий 21.02.2012

Основне програмне забезпечення автоматизації виробництва. Фінансові та комунікаційні системи. Системи планування та управління. Текстові редактори та табличні процесори. Фінансове програмне забезпечення. Шрифтові технології у документах.

шпаргалка, доданий 16.08.2010

Мультимедійні технології як можливість інтегрувати різні видита способи використання інформації (символьні, звукові, відео). Програмні засоби реалізують мультимедійні продукти. Інформаційні системи з урахуванням штучного інтелекту.

презентація , доданий 17.11.2013

Поняття та принципи роботи, внутрішня структура та елементи, історія формування та розвитку пошукової системи"Rambler". Дослідження та аналіз, а також оцінка ефективності даної пошукової системи для пошуку економічної інформації в Інтернеті.

курсова робота , доданий 10.05.2015

Інформаційно-пошукова мова та словник. Послідовність процедури пошуку. Фактографічні, документальні та геоінформаційні системи. Довідково-правова система "Консультант Плюс", "Гарант". Структура та склад інформаційних продуктів "Кодекс".

геоінформаційна технологія екологія природокористування

Можливості, що надаються користувачеві ГІС:

робота з карткою (переміщення та масштабування, видалення та додавання об'єктів);

друк у заданому вигляді будь-яких об'єктів території;

виведення на екран об'єктів певного класу;

виведення атрибутивної інформації про об'єкт;

обробка інформації статистичними методами та відображення результатів такого аналізу безпосереднім накладенням на карту

У 2004р. президією Російської академії наук було прийнято рішення про проведення робіт за програмою «Електронна Земля», суть якої полягає у створенні багатопрофільної геоінформаційної системи, що характеризує нашу планету, практично цифрової моделі Землі.

інформація, що виникла під час проведення екологічних досліджень;

науково-технічна інформація щодо світового досвіду розробки екологічних проблем з різних напрямків.

про характер та ступінь екологічних порушень природного та техногенного походження;

про загальні екологічні порушення природного та техногенного походження;

про загальні екологічні порушення у певній сфері людської діяльності;

про надровикористання;

про економічне управління певною територією.

Географічні інформаційні системи розраховані, як правило, на встановлення та підключення великої кількості автоматизованих робочих місць, що мають власні бази даних та засоби виведення результатів. Екологи на автоматизованому робочому місці на основі просторово прив'язаної інформації можуть вирішити завдання різного спектру:

аналіз зміни довкілля під впливом природних та техногенних факторів;

раціональне використання та охорона водних, земельних, атмосферних, мінеральних та енергетичних ресурсів;

зниження збитків та запобігання техногенним катастрофам;

забезпечення безпечного проживання людей, охорона їхнього здоров'я.

Всі потенційно екологічно небезпечні об'єкти та відомості про них, про концентрацію шкідливих речовин, допустимі норми тощо. супроводжуються географічною, геоморфологічною, ландшафтно-геохімічною, гідрогеологічною та іншими типами інформації. Розсіяність та нестача інформаційних ресурсів в екології лягла в основу розроблених ІГЕМ РАН аналітичних довідково-інформаційних систем (АСІС) за проектами в галузі екології та охорони навколишнього середовища на території Російської Федерації АСІС «ЕкоПро», а також розробка автоматизованої системи для Московської області, покликаної здійснити її екомоніторинг. Різниця завдань обох проектів обумовлюється як територіальними кордонами (у першому випадку це територія всієї країни, тоді як у другому безпосередньо Московська область), а й у сферах застосування інформації. Система «ЕкоПро» призначена для накопичення, обробки та аналізу даних про екологічні проекти прикладного та дослідницького характеру на території РФ за іноземні гроші. Система моніторингу Московської області покликана служити джерелом інформації про джерела та реальне забруднення навколишнього середовища, запобігання катастрофам, екологічним заходам у галузі охорони навколишнього середовища, платежам підприємств на території області з метою економічного управління та контролю з боку державних органів. Так як інформація за своєю природою має гнучкість, то можна сказати, що і та, і інша система, розроблена ІГЕМ РАК може використовуватися як з метою проведення досліджень, так і для управління. Тобто завдання двох систем можуть переходити одна до одної.

Оцінюючи надзвичайних ситуацій інформаційна підготовка займає 30-60% часу, а інформаційні системи може швидко надати інформацію та забезпечити знаходження ефективних методів врегулювання. В умовах надзвичайної ситуації рішення не можуть бути змодельовані в явному вигляді, проте основою для їх прийняття може служити великий обсяг різноманітної інформації, що зберігається і базою даних, що передається. За наданими результатами управлінський персонал на основі свого досвіду та інтуїції ухвалює конкретні рішення.

Моделювання процесів прийняття рішень стає центральним напрямом автоматизації діяльності особи, яка приймає рішення (ЛПР). До завдань ЛПР належить ухвалення рішень у геоінформаційній системі. Сучасну геоінформаційну систему можна визначити як сукупність апаратно-програмних засобів, географічних та семантичних даних, призначену для отримання, зберігання, обробки, аналізу та візуалізації просторово-розподіленої інформації. Екологічні геоінформаційні системи дозволяють працювати з картами різних екологічних шарів та автоматично будувати аномальну зону за заданим хімічним елементом. Це досить зручно, оскільки експерту-екологу не потрібно вручну розраховувати аномальні зони та виробляти їхню побудову. Однак, для повного аналізу екологічної обстановки експерту-екологу потрібно роздруковувати карти всіх екологічних шарів та карти аномальних зон для кожного хімічного елемента. Берштейн Л.С., Цілих А.М. Гібридна експертна система з обчислювальним модулем для прогнозування екологічних ситуацій. Праці міжнародного симпозіуму “Інтелектуальні системи - ИнСис - 96”, г.Москва, 1996г.В геоінформаційної системі побудова аномальних зон вироблялося тридцяти чотирьох хімічних елементів. Спочатку він має отримати зведену карту забруднення ґрунту хімічними елементами. Для цього шляхом послідовного копіювання на кальку з усіх карток будується карта забруднення ґрунту хімічними елементами Алексєєнко В.А. Геохімія ландшафту та навколишнє середовище. - М.: Надра, 1990. -142с.:іл.. Потім отриману карту так само зіставляють з картами гідрології, геології, геохімічних ландшафтів, глин. З порівняння будується карта якісної оцінки небезпеки довкілля людини. Таким чином здійснюється моніторинг довкілля. Цей процес вимагає багато часу та високої кваліфікації експерта, щоб точно та об'єктивно оцінити обстановку. При такому великому обсязі інформації, що одночасно обрушується на експерта, можуть виникати помилки. Тому виникла потреба в автоматизації процесу прийняття рішень. Для цього існуюча геоінформаційна система була доповнена підсистемою ухвалення рішень. Особливістю розробленої підсистеми є те, що одна частина даних, з якими працює програма, представлена у вигляді карт. Інша частина даних обробляється і їх основі будується карта, яка потім також підлягає обробці. Для реалізації системи прийняття рішень було обрано апарат теорії нечітких множин. Це викликано тим, що за допомогою нечітких множин можна створювати методи та алгоритми, здатні моделювати прийоми прийняття рішень людиною в ході вирішення різних завдань. В якості математичної моделі слабоформалізованих завдань виступають нечіткі алгоритми управління, що дозволяють отримувати рішення хоча б наближені, але не гірші, ніж при використанні точних методів. Під нечітким алгоритмом управління розумітимемо впорядковану послідовність нечітких інструкцій (можуть мати місце й окремі чіткі інструкції), що забезпечує функціонування деякого об'єкта або процесу. Методи теорії нечітких множин дозволяють, по-перше, враховувати різного роду невизначеності та неточності, що вносяться суб'єктом та процесами управління, та формалізувати словесну інформацію людини про завдання; по-друге, істотно зменшити кількість вихідних елементів моделі процесу управління та отримати корисну інформацію для побудови алгоритму управління. Сформулюємо основні засади побудови нечітких алгоритмів. Нечіткі інструкції, що використовуються в нечітких алгоритмах, формуються або на основі узагальнення досвіду спеціаліста при розв'язанні завдання, або на основі ретельного вивчення та змістовного її аналізу. Для побудови нечітких алгоритмів враховуються всі обмеження та критерії, що випливають із змістовного розгляду завдання, проте отримані нечіткі інструкції використовуються не всі: виділяються найбільш суттєві з них, виключаються можливі протиріччя та встановлюється порядок їх виконання, що призводить до вирішення задачі. З урахуванням слабоформалізованих завдань існують два способи отримання вихідних нечітких даних - безпосередній як результат обробки чітких даних. В основі обох способів лежить необхідність суб'єктивної оцінки функцій належності нечітких множин.

Логічна обробка даних проб ґрунту та побудова зведеної карти забруднення ґрунту хімічними елементами.

Побудова картки якісної оцінки впливу навколишнього середовища на людину.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Подібні документи

Історія створення географічних інформаційних систем, їх класифікація та функції. Сутність геохімічної оцінки техногенних аномалій. Застосування геоінформаційної системи ArcView 9 з метою оцінки забруднення важкими металами атмосферного повітря м. Ялти.

дипломна робота , доданий 19.12.2012

Інформаційне забезпечення екологічних досліджень. Структура та особливості експертної системи. Переваги геоінформаційних систем. Моделі у "математичній екології". Системи одержання даних. Об'єднання різноманітних інформаційних технологій.

реферат, доданий 11.12.2014

Особливості екології району: основні проблеми Челябінської області у сфері екології, вплив промислових підприємств на екологію, шляхи та методи вирішення екологічних проблем. Удосконалення технологій очищення природного середовища від відходів.

доповідь, доданий 15.07.2008

Основні види хроматографії. Застосування хроматографічних методів у екологічному моніторингу. Застосування хроматографії в аналізі об'єктів довкілля. Сучасне апаратурне оздоблення. Методи прояву хроматограм та робота хроматографа.

курсова робота , доданий 08.01.2010

Використання геоінформаційних систем для створення карт основних параметрів навколишнього середовища в нафтогазовій галузі з метою виявлення масштабів та темпів деградації флори та фауни. Базові основисистеми моніторингу та комплексної оцінки природного середовища.

курсова робота , доданий 27.02.2011

Поняття моніторингу забруднення шкідливими речовинами, його цілі та завдання, класифікація. Інститути регіонального моніторингу екології. Побудова системи регіонального спостереження Республіка Білорусь. Деякі результати стаціонарних спостережень.

реферат, доданий 30.05.2015

презентація , доданий 27.11.2015

Загальна характеристиказабруднень природного та антропогенного походження, фізичні, хімічні та біологічні забруднення природного середовища. Наслідки забруднення та несприятлива зміна нашого оточення, контроль та ліквідація відходів.

Величезна кількість природних катастроф виникає внаслідок необдуманих дій людства. Причина торф'яних пожеж у осушенні боліт Східноєвропейської рівнини для видобутку торфу, а повінь на Далекому сходіпринесло потужні руйнівні наслідки. Сучасний економічний розвиток людства не повинен допустити змін природної сфери, знищення життя. У рамках сучасної екологічної освіти дуже актуальним стає використання інформаційних технологій, серед яких насамперед слід виділити геоінформаційні технології та засоби дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Саме вони дають можливість наочно оцінити обстановку довкола місця аварії, розрахувати зону паводкового затоплення, просування фронту пожежі, поширення хімічного чи радіоактивного забруднення. З їх допомогою можна автоматично підрахувати площі постраждалих ділянок, оцінити обсяги хімічних та радіоактивних опадів, виділити населені пунктита інші об'єкти, що знаходяться в межах небезпечної території. Інформація, що отримується від систем космічної зйомки, застосовується під час вирішення завдань екологічного моніторингу. Використання матеріалів космічної зйомки розглядається як необхідний елемент формування та функціонування регіональної ДВС «Управління ризиками надзвичайних ситуацій у Свердловській області». Стає очевидною необхідність орієнтації екологічної освіти на максимальне використання можливостей геоінформаційних технологій у вирішенні питань охорони навколишнього середовища.

екологічна освіта

геоінформаційні технології (ГІС)

засоби дистанційного зондування Землі (ДЗЗ)

принцип Ле-Шательє

1. Коберниченко В.Г., Іванов О.Ю., Зраєнко С.М. Регіональний моніторинг природних надзвичайних ситуацій на основі засобів дистанційного зондування Землі // Екологія та раціональне природокористування/ Санкт-Петербурзький державний гірничий інститут (технічний університет). СПб, 2005. - Т. 166. - С. 110-112.

2. Коберниченко В.Г. Використання даних космічних систем спостереження для моніторингу та прогнозування надзвичайних ситуацій на регіональному рівні // Вісник УДТУ-УПІ. На передових рубежах науки та інженерної творчості. Єкатеринбург, ГОУ ВПО УГТУ-УПІ, 2004. - № 15 (45). - С. 105-107.

3. Основні вимоги щодо побудови цифрової геологічної моделі породного масиву / М.А. Журавков, О.Л. Коновалов, А.В. Круподеров, С.С. Хвесеня // Изв. вишів. Гірський журнал, 2014. - № 2. - С. 56-62.

4. РІА Новини. Природних пожеж у Росії цього року поменшало майже на 40%. Режим доступу http://ria.ru/danger/20110912/435863836.html.

5. РІА Новини. Загальні збитки від паводку Далекому Сході може перевищити 30 млрд. крб. Режим доступу http://ria.ru/society/20130827/958867045.html.

6. Соннцев Л.А. Геоінформаційні системи, як ефективний інструмент підтримки екологічних досліджень. Електронне навчально-методичний посібник. Нижній Новгород: Нижегородський держуніверситет, 2012. - 54 с.

7. Хорошавін Л.Б., Медведєв О.А., Біляков В.А. та ін. Торф: загоряння торфу, гасіння торфовищ торфокомпозити / МНС Росії. М.: ФДБУ ВНДІ ГОЧС (ФЦ), 2013. - 256 с.

8. Екологія: Підручник. Вид. 2-ге, перероб. та дод. / В.М. Большаків, В.В. Качак, В.Г. Коберниченко та ін; за ред. Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. М.: Логос, 2010. - 504 с.

9. Геоінформаційне освіту у Росії (електронний ресурс). Режим доступу http://kartaplus.ru/gis3.

Катастрофічне наростання екологічного неблагополуччя Землі є побічним результатом економічного розвитку. Якщо у минулому столітті на забруднення навколишнього середовища заплющували очі, то сьогодні світова спільнота дійшла висновку про неможливість здорового суспільства та здорової економіки за несприятливого середовища життя. Особливо гостро постає питання екологічного моніторингу у гірничо-промислових регіонах Росії. Бурхливий розвиток гірничодобувного, металургійного, хіміко-технологічного та машинобудівного виробництв завдає величезної шкоди природі у вигляді довкілля шкідливими відходами техногенного виробництва. Економічний розвитокмає припинити руйнування навколишнього середовища, щоб урятувати людство від екологічних катастроф і не допустити зміни природної сфери, що відбуваються на шкоду як людям, так і іншим формам життя. У зв'язку з цим актуальним та затребуваним стає екологічна освіта. Сьогодні без грамотного еколога не повинно обходитися жодне промислове підприємство.

В даний час багато розвинених країн світу усвідомили необхідність екологічної освіти населення для забезпечення соціально-політичної та екологічної стабільності держав, їх національної безпеки. Екологічна освіта стоїть в одному ряду зі знанням рідної мови, інформаційних технологій, основ економіки та є затребуваним на ринку праці.

В економічно розвинених країнах екологічна освіта має досить велику історію та досвід, підкріплену національними законами, гарантованим фінансуванням, ефективною інфраструктурою державно-громадських організацій. Так було в 1990 р. США було прийнято національний Закон «Про освіту у сфері довкілля». У ньому визначено цілі та політика; апарат управління; основні напрями змісту; фінансування; підготовка кадрів; структура порад, комісій, фондів, їх повноваження; заохочення у системі екологічної освіти.

Російське екологічне просвітництво стало розвиватися у роки XX століття, саме тоді почався перехід від освіти у сфері проблем довкілля до природоохоронної діяльності. Як один із пріоритетних напрямів вирішення екологічних проблем визначено екологічну освіту, просвітництво та виховання населення. У 2007 році лабораторією екологічної освіти Інституту змісту та методів навчання було розроблено Концепцію загальної екологічної освіти для сталого розвитку.

З позиції концепції з особливою увагою слід ставитися до принципу Ле-Шательє: «будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформатизації, динамічних якостей екосистем) неминуче призводить до розвитку природних ланцюгових реакцій, що йдуть у бік нейтралізації змін або формування нових природних систем, освіта яких за значних змін середовища може набути незворотного характеру». Наведемо як доказ принципу приклад пожеж у Росії влітку 2010 року. Причина цих пожеж у осушенні боліт Східноєвропейської рівнини для видобутку торфу. Після розпаду СРСР болота закинули і не проаналізували ситуацію, торф, що залишився в умовах аномально спекотного літа, став причиною пожеж, в яких постраждало 199 населених пунктів у 19 суб'єктах федерації, згоріли 3,2 тисячі будинків, загинули люди. Загальні збитки становили понад 12 мільярдів рублів .

Зведена таблиця втрат від пожеж та повеней

			Матеріальна шкода

(Всі пожежі)	500 тисяч гектарів.	53 особи від полум'я 55800 від вторинних факторів	15 млрд. н.	Липень серпень
Центральний Федеральний округ (переважно торф'яні пожежі)		Збільшення смертності у Москві на 1000 чоловік на день	Збитки на будівництво нового житла та компенсації погорільцям 6,5 млрд. н.	Липень серпень
Повені
Краснодарський край	520 тисяч кв. м.	172 особи	20 млрд. н.
Далекий Схід	8 млн кв. км.		40 млрд. н.	Серпень-листопад 2013 р.

У Росії її налічується близько 5 мільйонів гектарів осушених боліт, більшість яких перебуває у густонаселених регіонах Європейської Росії. Торф'яна пожежа вважається найнебезпечнішою, оскільки у повітря викидається більша кількість вуглекислого газу, двоокису сірки та диму, ніж при лісових пожежах або трав'яних підлогах.

У 2013 році інша стихія - повінь на Далекому сході - завдала величезних збитків Росії. Несподіванка катастрофи стала справжнім сюрпризом для держави, руйнували понад 190 населених пунктів в Амурській області, Єврейській автономній області та Хабаровському краї. Було затоплено близько 8 тисяч житлових будинків з населенням 36 339 осіб (з них понад 10 тисяч дітей).

Природні катастрофи, що відбуваються поблизу промислових підприємств, створюють небезпеку надзвичайних ситуацій техногенного характеру, боротьба з наслідками яких набагато дорожча за їх своєчасне запобігання.

Накопичений обсяг фундаментальних знань про природу, суспільство та взаємовідносини в біосфері, емпіричних даних з проблеми «людина та навколишнє середовище» не забезпечує необхідний рівень формування сучасного наукового світогляду. Потрібно не лише знати, а й уміти використовувати ці знання у пошуку рішень проблем збереження природи та забезпечення сталого розвитку природи та суспільства.

Концепція сталого розвитку може бути реалізована лише за умови дотримання дев'яти принципових підходів. Перший - це боротьба з причинами, а не з наслідками несприятливої діяльності людей, а восьмий - формування екологічного мислення, розвиток екологічної освіти, що забезпечує підвищення екологічної культуритовариства.

пріоритет соціальних аспектів екологічних проблем;
аналіз природного та створеного людиною навколишнього середовища;
вимога поінформованості та знання законів сталого розвитку;
міждисциплінарність;
значення навичок, відносин, цінностей та бажання брати участь у прийнятті рішень, спрямованих на покращення якості довкілля.

У цих принципах закладено зміст екологічних компетенцій, які необхідно формувати як наслідок екологічної освіти.

Сучасна екологічна освіта тісно пов'язана з використанням інформаційних технологій, серед яких насамперед слід виділити геоінформаційні технології та засоби дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Саме вони дають можливість наочно оцінити обстановку довкола місця аварії, розрахувати зону паводкового затоплення, просування фронту пожежі, поширення хімічного чи радіоактивного забруднення. З їхньою допомогою можна автоматично підрахувати площі постраждалих ділянок, оцінити обсяги хімічних та радіоактивних опадів, виділити населені пункти та інші об'єкти, що знаходяться в межах небезпечної території.

Використання геоінформаційних систем (ГІС) дозволяє оперативно отримувати інформацію на запит і відображати її на картооснові, оцінювати стан екосистеми та прогнозувати її розвиток.

Використання матеріалів космічної зйомки розглядається як необхідний елемент формування та функціонування регіональної ДВС «Управління ризиками надзвичайних ситуацій у Свердловській області». До найбільш актуальних для Свердловської області належать завдання виявлення лісових пожеж, визначення меж затоплення (паводкових вод), актуалізація відомостей про стан шлаконакопичувачів, промислових звалищ.

За даними МНС по Свердловській області паводконебезпечними є понад 20 районів, складна паводкова ситуація навесні спостерігається в басейнах річок Ісеть, Уфа, Тагіла, Силва, Пишма та Тура. Проект із космічного моніторингу повідкової ситуації виконувався у Центрі космічного моніторингу Уральського. федерального університетуімені першого Президента Росії Б.М. Єльцина. Матеріали роботи надавалися до Територіального центру моніторингу та реагування на надзвичайні ситуації у Свердловській області, фахівці якого позитивно оцінили можливості космічних знімків для аналізу стану водних об'єктів та виявлення території затоплення.

Важливим джерелом інформації про стан навколишнього середовища та природні ресурсиє дані ДЗЗ за допомогою оптоелектронних багатозональних та радіолокаційних систем спостереження. Інформація, що отримується від систем космічної зйомки, застосовується при вирішенні завдань екологічного моніторингу лісового господарства (виявлення лісових пожеж, виявлення гарів, сухостіїв, оцінка вирубаних площ та стану лісових масивів), водного господарства (виявлення суспензій, розливів нафтопродуктів та лляних вод в акваторіях) прибережних зонах) нафтогазового комплексу (виявлення забруднень ґрунту важкими фракціями нафтопродуктів) земельного кадастру позаміських територій тощо.

Завдання управління ризиками природних та техногенних надзвичайних ситуацій, можливо, оперативно вирішувати лише за умови застосування спеціальних інформаційних технологій. Однак, багато відомств та організацій все частіше змушені визнати, що вони не мають кваліфікованих кадрів, які знають, як використовувати ГІС-технології, не володіють сучасними апаратно-програмними засобами роботи з цифровими геопросторовими даними, не знають як ефективно їх підтримувати чи архівувати. Недостатня компетентність природознавців веде до низької якості моніторингу екологічних катастроф.

У стандарті ФГОС ВПО за напрямом підготовки 022000 «Екологія та природокористування» (бакалаврат) у списку загальнокультурних компетенцій зазначено, що випускник повинен володіти основними методами, засобами та засобами отримання, зберігання, переробки інформації, мати навички роботи з комп'ютером як засобом управління інформацією (ОК -13). Однак у списку професійних компетенцій відсутні компетенції, пов'язані з професійним володінням сучасних інформаційних технологій, необхідні роботи еколога.

У навчальному плані, затвердженому в Уральському державному гірничому університеті, за напрямом підготовки 022000 – «Екологія та природокористування» з дисциплін інформаційної спрямованості є лише «Інформатика» в обсязі 144 годин. Такого обсягу явно недостатньо, щоб оволодіти сучасними інформаційними ГІС-технологіями та набути навичок вирішення екологічних завдань. Крім того, лабораторії випускаючої кафедри «Геоекологія» не оснащені обладнанням, яке дозволяє вивчати ГІС-технології. Вихід із цієї складної ситуації бачиться у міжвузівському співробітництві Уральського державного гірничого університету та Центру космічного моніторингу Уральського федерального університету імені першого Президента Росії Б.Н. Єльцина.

Стає очевидною необхідність орієнтації екологічної освіти на максимальне використання можливостей геоінформаційних технологій у вирішенні питань охорони навколишнього середовища. Доступність космічної зйомки та сучасні геоінформаційні технології обробки зображень здатні стати потужним засобом організації контролю над різними аспектами людської діяльності.

Рецензенти:

Хорошавін Л.Б., д.т.н., професор, академік Міжнародної Академії наук екології, безпеки людини та природи, провідний науковий співробітник Уральського відділення академії технологічних наук, науковий співробітник УФ ФДБОУ ВНДІ ГОНС (ФЦ) МНС Росії, м. Єкатеринбург ;

Мельчаков Ю.Л., д.г.н., професор кафедри географії та методики географічної освіти, доцент, ФДБОУ ВПО «Уральський державний педагогічний університет», м. Єкатеринбург.

Робота надійшла до редакції 07.08.2014.